无线通信技术在轨道交通通信中的应用
郭玉梅1 周琪2
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郭玉梅1 周琪2,. 无线通信技术在轨道交通通信中的应用[J]. 无线电研究,20217. DOI:10.12721/ccn.2021.157062.
摘要: 随着我国经济的不断发展,大众居民的生活水平也得到了有效的改善,通信技术以及轨道交通的快速发展为大众居民的出行,以及人与人之间的交流搭建了良好的桥梁。其中,无线通信技术在城市轨道交通通信业务中的合理应用,为轨道交通通信业务带来了极大的便捷。同时,在实现轨道交通通信稳定,提高信息数据传递速率,加快智能化城市发展速度方面做出了重大贡献。
关键词: 无线通信技术;轨道交通通信;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157062
基金资助:

在新技术、新形式下,轨道交通需要无线通信技术的大力支持,以解决地下空间狭小而不便于通信设备安装和线缆敷设的困扰。在轨道交通中列车与地面间的通信直接关系到列车的运行控制、调度指挥、乘客服务、监控等功能的实现。由于轨道交通系统设备复杂,所以要考虑通信系统的优化设计。无线通信技术利用电磁波信号进行信息传播、交换,信息传播不受通信线缆敷设的空间限制,可以有效解决通信系统建设困扰。当然,在无线通信技术的广泛应用过程中也需要根据轨道交通运输的实际情况选择合适的技术,这样不仅可以提高工作效率,同时还能够为乘客提供更优质的服务。

1城市轨道交通系统使用无线通信技术的现状

目前,城市轨道交通系统中应用无线通信技术的主要有信号 CBTC、专用无线、车载 CCTV、车载 PIS、公安无线系统等。其主要的作用是为了保障轨道交通的安全运行,以及提供具体的乘客服务信息,涉及到列车控制、列车调度、列车监控等功能。此外,还有运营商设计运维的商用通信系统,为乘客在轨道交通区域内提供网络与通信等业务。在轨道交通运行过程中,需要合理地采用无线通信技术。一方面是为了保证列车信号传输的安全性和高可靠性,另一方面是为大众乘客提供舒适的乘车体验和安全保障。例如在列车上安装的视频监控通过车地无线系统和外部联通,从而与消防、公安进行现场信息的交流。一旦在列车上发生安全事故,相关部门就能够及时的发现并妥善处理,有效的维持了社会秩序,保证了大众居民的生活有条不紊的进行。

2无线通信技术在轨道交通中的应用特点

无线通信的应用优势十分明显。无线基站的组网设置灵活,根据列车设计速度设置安装位置,调整基站覆盖的重叠范围,保证列车行驶过程中完成越区切换;同时通过设置基站划分小区,能够成百上千倍地增大频率的空间复用率,提高数据传输量。另外,无线通信使用专用频段,比如专用无线使用800M HZ,与公共频段相互干扰小,保证了数据传输的可靠性。在轨道交通中,无线通信还具有多种业务功能,除了基本的语音通话业务之外,也能够满足高速传输音频数据、视频数据和图像数据等大数据量业务的要求。

3轨道交通无线通信业务

3.1无线通信技术应用于轨道交通通信中的基本要求

目前轨道交通通信业务当中,车载CCTV、 PIS 想要稳定运行,轨道交通通信系统提供高带宽、低延迟、稳定性强的通信非常关键。优良可靠的无线通信技术是确保轨道交通通信业务稳定运行的重要技术,则应用于轨道交通的无线通信技术需要满足以下三点要求:其一,无线通信技术所带来的无线网络系统要 拥有较广的覆盖范围,尽量实现全覆盖,并且即使单点出现问题,也不会影响其他部分的正常运行,保证整个系统的稳定性;其二,轨道交通通信系统单元需要和控制基站相连接,并进行授权,以保证数据交流的稳定与安全;其三,轨道交通运行时,要保证信息传输的及时性和双向信息通信的稳定性。此外,轨道交通的无线通信网络还需要抵抗各种因素的干扰,从而保证信息交流通道能够畅通无阻。

3.2无线通信技术在轨道交通通信中的应用

(1)WLAN技术的应用

所谓的WLAN技术简单来说是属于一种局域网的技术,其网络化、宽带化等特点具有非常大的优势。目前,WLAN有多种无线局域网标准,例如:802.11a、802.11b和802.11g等标准。802.11a协议工作在5.4G频段,目前该频段使用的不多,干扰较少,传输速率最高可以达到54Mb/s。802.11b协议工作在2.4G频段,传输速率最高可以达到11Mb/s,逐步被淘汰。802.11g也工作在 2.4G频段,由于使用OFDM调制技术,其数据传输速率提高至 54Mb/s[1]。但是这种技术也会有一定的局限性,比如天线覆盖范围较小,一般间隔200米布放一个轨旁AP,系统频繁进行越区切换。

(2)LTE技术

这种技术应用也非常的广泛,也比较成熟。它主要应用在特殊的无线电技术频段,如果需要使用其他频段,则需要进行申请。因此,这种技术在使用的过程中会受到较大的限制。LTE技术所形成的系统主要以实现分组域实时进行业务管理为发展目标。LTE 主要在1.8G HZ 附近的20M HZ的波谱频段内运行使用,能有效率地避免各种来自 不同传输设备射频信号的相互干扰,20M HZ波段频谱频带宽度下,能够同时提供一个下行100Mbps,上行50Mbps的信号传输率和峰值信号速率[2]。无线通信LTE技术与WLAN技术相比较,在使用的过程中虽然会受到较多因素的影响。但是将LTE 技术应用于轨道交通通信系统中,同样可实现较好的通信效果。

(3)5G技术

5G技术是现代通信的前沿技术,5G通信的发展和应用可以为城市轨道交通无线通信系统带来巨大的技术革新,对提高无线通信水平具有重要意义。比如基于 5G 移动通信技术的轨道交通无线通信系统,可以实现高达 1 Gbit/s 的通信速率。MIMO大规模天线技术的应用,可以使得无线接入层的频谱效率和接入终端数量有10倍以上的提升,且通过引入MEC 技术,还可以将业务“下沉”到车站接入网侧,为乘客带来零时延的体验[3]。在轨道交通5G应用场景中,需要低延迟、高传输的全自动驾驶及自动化服务、运营和维护相关的智能化物联网服务等都会有很大的发展空间。

4结束语

总之,无线通信技术有效保证了轨道交通的通信质量和效率,也为大众居民的人身安全提供了一定的保障,更大程度地满足了乘客需求。在城市的发展以及技术更迭的过程中,无线通信技术将凭借更高的技术普及度, 为现代社会生活的发展和进步保驾护航。

参考文献

[1]许昆.LTE技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用[J].数字技术与应用,2012(08)

[2]肖龙飞.浅谈无线通信技术在城市轨道交通通信业务中的应用[J].数码设计,2019,14(027)

[3]孙飞.现代城市轨道交通无线通信技术与应用[J].通讯世界,2020.27(07)